(57)【要約】【課題】体積ホログラム記録において、装置を低廉化できるとともに、球面波シフト多重方式の適用も可能なホログラム記録再生装置を提供する。【解決手段】ホログラム記録再生装置１は、信号光を記録媒体Ｄに照射するＳＬＭ１１及びレンズ１２（信号光照射手段）と、参照光を記録媒体Ｄに照射するガルバノミラー１３とリレーレンズ光学系１４（参照光照射手段）と、記録媒体Ｄにレンズ１２からの信号光とリレーレンズ光学系１４からの参照光とを照射して位相情報を記録した際に、参照光が照射された記録媒体Ｄの記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された記録媒体Ｄに、リレーレンズ光学系１４からの参照光が照射されたときに、記録媒体Ｄから出射する再生光を検出する撮像素子１６（検出手段）とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007114388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に信号光と参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生装置であって、
前記信号光を前記記録媒体に照射する信号光照射手段と、
前記参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、
前記記録媒体に前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを照射して前記位相情報を記録した際に、前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光が照射されたときに、当該記録媒体から出射する再生光を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするホログラム記録再生装置。
【請求項２】
信号光を記録媒体に照射する信号光照射手段と、参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、前記参照光のみが照射された際に出射する再生光を検出する検出手段とを備えるホログラム記録再生装置を用いて、前記記録媒体に前記信号光と前記参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生方法であって、
前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを前記記録媒体に照射する記録ステップと、
この記録ステップにおいて前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光を照射する再生ステップと、
この再生ステップにおいて前記参照光が照射された際に前記記録媒体から出射した再生光を検出する検出ステップと、
を含むことを特徴とするホログラム記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にデジタル情報を体積ホログラム記録して、記録されたデジタル情報を再生するホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報記録において、光ディスクなどの光情報記録媒体が普及しつつある。また、より高速・大容量を目指した次世代光情報記録媒体の研究開発が活発に行われている。光ディスクの記録容量を高める技術としては、記録再生光の短波長化、記録再生光学系における対物レンズの高ＮＡ（開口数）化、記録マークの多値化、あるいは、体積ホログラム記録などが挙げられる。なかでも体積ホログラム記録は、面内記録だけではなく媒体の厚さ方向へも情報を記録できるため、高速化と飛躍的な容量の増大が期待できる。
【０００３】
この体積ホログラム記録を行う方法として、角度多重光学系による方法が知られている（非特許文献１参照）。ここで、図６を参照して、従来の体積ホログラム記録を行う方法について説明する。図６は、従来の角度多重光学系による体積ホログラム記録を説明するための説明図、（ａ）は、従来の角度多重光学系の構成を示す構成図、（ｂ）は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の光路及び波面を模式的に示した模式図、（ｃ）は、（ｂ）で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の光路及び波面と、この際に生成される再生光の光路及び波面とを模式的に示した模式図である。なお、図６では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。
【０００４】
図６（ａ）に示すように、角度多重光学系１００は、信号光と参照光とを記録媒体Ｄに照射してデジタル情報をホログラムとして記録し、参照光を記録媒体Ｄに照射して記録されたデジタル情報を再生するものである。角度多重光学系１００は、ＳＬＭ１０１、ＦＴＬ１０２、ガルバノミラー１０３、リレーレンズ光学系１０４、ＦＴＬ１０５及び撮像素子１０６を備える。
【０００５】
角度多重光学系１００は、ＳＬＭ（空間光変調器；Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１０１によってデジタル情報を示す信号光を生成し、ＦＴＬ（フーリエ変換レンズ；Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｌｅｎｓ）１０２によって、信号光を光学的にフーリエ変換して記録媒体Ｄに照射する。このＦＴＬ１０２は、複数の光学素子（図示せず）から構成され（非特許文献２参照）、収差を極小に抑えることができる。同時に、図６（ｂ）に示すように、参照光が、記録媒体Ｄ中の信号光の通過する位置に、別の角度から照射される。そうすると、記録媒体Ｄ内部に干渉縞（図示せず）が生成され、この干渉縞の分布を屈折率分布などの形態で記録媒体Ｄに転写することにより体積ホログラム記録が行われる。
【０００６】
この参照光は、図６（ａ）に示すように、ガルバノミラー１０３によって反射され、リレーレンズ光学系１０４（又は４ｆ光学系と呼ぶ）を構成する２つのレンズを通過して記録媒体Ｄに照射される。そして、このガルバノミラー１０３を回転させることで、記録媒体Ｄに対する参照光の入射角度を変化させて照射することができる。ここで、記録媒体Ｄに照射される参照光は平面波である。
【０００７】
一方、再生時には、信号光を記録媒体Ｄに照射せず、参照光のみを照射する。このとき、ガルバノミラー１０３を回転させて、デジタル情報をホログラムとして記録したときと同じ条件（照射角度等）の参照光が照射されると、記録媒体Ｄから回折により再生光が生じる。そして、この再生光は、図６（ｃ）に示すように、記録時に照射された信号光が記録媒体Ｄを通過した光と同一の光路と波面を有し、同じ方向に進む光となる。更に、図６（ａ）に示すように、この再生光は、ＦＴＬ１０５を通過することで光学的に逆フーリエ変換される。そして、撮像素子１０６によってページデータを撮影する。このページデータを図示しないコンピュータ等で復号することによりデジタル情報の再生が行われる。
【０００８】
この角度多重光学系１００による体積ホログラム記録は、入射角度や、波長、位相パターンなどの参照光の条件を様々に変化させながら、別のページデータの信号光を記録媒体Ｄ中の同一の箇所に多重記録できるという特徴があることから、高密度にデジタル情報を格納できる記録方法として期待されている。
【０００９】
更に、体積ホログラム記録を行う方法として、位相共役波を用いる方法が提案されている（非特許文献３及び非特許文献４参照）。ここで、図７及び図８を参照して、従来の位相共役を用いて体積ホログラム記録を行う方法について説明する。図７は、従来の位相共役を用いた角度多重光学系の構成を示す構成図である。図８は、従来の位相共役を用いた角度多重光学系による記録及び再生時における光を説明するための説明図、（ａ）は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の波面を模式的に示した模式図、（ｂ）は、（ａ）で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の波面と、この際に生成される再生光の波面とを模式的に示した模式図である。なお、図７では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。
【００１０】
図７に示すように、角度多重光学系１００Ａは、リレーレンズ光学系１０４Ａ、１１０Ａを、記録媒体Ｄを挟んだ両側に備え、信号光と参照光とを記録媒体Ｄに照射してデジタル情報をホログラムとして記録して、記録時に参照光が照射された方向に対して逆方向から参照光を記録媒体Ｄの記録箇所に照射することで、デジタル情報を再生するものである。角度多重光学系１００Ａは、ＳＬＭ１０１、ガルバノミラー１０３Ａ、リレーレンズ光学系１０４Ａ、撮像素子１０６Ａ、レンズ１０７Ａ、ＢＳ１０８Ａ、ガルバノミラー１０９Ａ、リレーレンズ光学系１１０Ａ及びミラー１１１Ａ、１１１Ａを備える。
【００１１】
角度多重光学系１００Ａは、ＳＬＭ１０１によってデジタル情報を示す信号光を生成し、レンズ１０７Ａによって、信号光を集光して記録媒体Ｄに照射する。同時に、ガルバノミラー１０３Ａによって反射され、リレーレンズ光学系１０４Ａを通過した参照光が、図８（ａ）に示すように、記録媒体Ｄ中の信号光の通過する位置に、別の角度から照射される。そうすると、記録媒体Ｄ内部に干渉縞（図示せず）が生成されて体積ホログラム記録が行われる。
【００１２】
一方、再生時には、ガルバノミラー１０９Ａによって反射され、リレーレンズ光学系１１０Ａを通過した参照光が、リレーレンズ光学系１０４Ａを通過した参照光の進行方向の逆方向から照射される。このとき、回折により、記録時に比べて後退する方向に信号光が生じる。そして、この再生光は、図８（ｂ）に示すように、記録時に照射された信号光が記録媒体Ｄに照射された光と同一の波面を有し、逆方向に進む光（位相共役波）となる。更に、図７に示すように、この再生光は、レンズ１０７Ａを通過して、ＢＳ（ビームスプリッタ）１０８Ａにより光路が変更される。そして、再生光は撮像素子１０６Ａに入射して、撮像素子１０６Ａによって再生光のページデータが撮影される。このページデータを図示しないコンピュータ等で復号することによりデジタル情報の再生が行われる。
【００１３】
この位相共役波を用いた角度多重光学系１００Ａでは、次のような理由により、厳密に結像性能を設計したＦＴＬを用いなくても、凸レンズ等の安価なレンズを用いることができる。つまり、記録時において、信号光に対して収差を生じた状態で記録媒体Ｄにホログラムが記録されるが、再生時には、信号光があたかも後退するかのように逆方向に再生光が発生し、この収差を打ち消す作用がある。
【００１４】
更に、ガルバノミラーを４つ使用することで、リレーレンズ光学系を排除した、位相共役を用いる角度多重光学系が開示されている（非特許文献５参照）。
【００１５】
また、体積ホログラム記録の別の多重方式として、球面波シフト多重方式が開示されている（非特許文献６参照）。この球面波シフト多重方式は、参照光を球面波として、記録する位置を少しずつ移動させて別のページデータの信号光を多重記録するものである。
【非特許文献１】H. J. Coufal, et al, "Holographic Data Storage", Springer, pp.243
【非特許文献２】「最新光学技術ハンドブック」、朝倉書店、ｐ．４５８
【非特許文献３】T. K. Gaylord, et al, "Analysis and Applications of Optical Diffraction by Gratings", Proc. IEEE, Vol.73, pp.894-937, May 1985
【非特許文献４】K. Curtis, et al, "High Density Holographic Storage", ISOM'04 Technical Digest, pp.35
【非特許文献５】K. Anderson, et al, "High speed holographic data storage at 100Gbit/in2", ISOM/ODS 2005 Conference Program and Technical Digest, ThE2, Fig.3
【非特許文献６】G. J. Steckman, et al, "Storage density of shift-multiplexed holographic memory", Applied Optics, Vol.40, No.20, pp.3387-3394, 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、位相共役を用いない角度多重光学系による体積ホログラム記録では、エラーなくデジタル情報を記録再生するためには、ＳＬＭ上の二次元像が、撮像素子上に収差やひずみを生じることなく高精度に結像する必要がある。そして、ＦＴＬの代わりに安価な単レンズ（平凸レンズや両凸レンズ等）又は二群レンズ（アクロマティックレンズ等）を用いると、撮像素子上でのページデータの像のひずみが顕著になるため、結像特性を満足するようにレンズ設計し、多群レンズから構成されたＦＴＬを用いる必要がある。更に、記録領域の大きさは、光学フーリエ変換面のナイキスト領域の大きさで決定されるため、ＦＴＬは高い開口数を有することが望ましい。しかし、高い開口数のＦＴＬは高価であるため、装置のコストダウンが図れないという問題があった。
【００１７】
また、位相共役を用いた角度多重光学系による体積ホログラム記録では、ガルバノミラー駆動部とリレーレンズ光学系とを２つずつ、あるいは、ガルバノミラー駆動部を４つ必要とし、制御部の複雑さと高精度化が求められコストアップの原因となっていた。更に、球面波シフト多重方式を、位相共役波を用いた体積ホログラム記録に適用した例は報告されていない。
【００１８】
本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、体積ホログラム記録において、装置を低廉化できるとともに、球面波シフト多重方式の適用も可能なホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するため、請求項１に記載のホログラム記録再生装置は、記録媒体に信号光と参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生装置であって、前記信号光を前記記録媒体に照射する信号光照射手段と、前記参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、前記記録媒体に前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを照射して前記位相情報を記録した際に、前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光が照射されたときに、当該記録媒体から出射する再生光を検出する検出手段と、を備える構成とした。
【００２０】
かかる構成によれば、ホログラム記録再生装置は、記録媒体の照射面に信号光と参照光とを照射して情報をホログラムとして記録媒体に記録する。このとき、高精度な結像特性を有するＦＴＬを用いないと、記録媒体には収差を生じた状態でホログラムが記録されるが、再生時に転置された記録媒体の、照射面の裏面に参照光を照射することで、位相共役光学系が構成され、位相共役波を再生光として出射させ、検出することができる。これによって、ホログラム記録再生装置は、１つの参照光照射手段によって、記録媒体に情報を体積ホログラム記録し、記録した情報を再生することができるとともに、収差の少ない位相共役波の再生光を出射させることができる。
【００２１】
また、請求項２に記載のホログラム記録再生方法は、信号光を記録媒体に照射する信号光照射手段と、参照光を前記記録媒体に照射する参照光照射手段と、前記参照光のみが照射された際に出射する再生光を検出する検出手段とを備えるホログラム記録再生装置を用いて、前記記録媒体に前記信号光と前記参照光とを照射して、前記信号光によって示される情報を光の位相情報として記録し、前記信号光によって示される情報を再生するホログラム記録再生方法であって、前記信号光照射手段からの信号光と前記参照光照射手段からの参照光とを前記記録媒体に照射する記録ステップと、この記録ステップにおいて前記参照光が照射された前記記録媒体の記録面の位置に当該記録面の裏面がくるように転置された当該記録媒体に、前記参照光照射手段からの参照光を照射する再生ステップと、この再生ステップにおいて前記参照光が照射された際に前記記録媒体から出射した再生光を検出する検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
この方法によれば、記録ステップにおいて、記録媒体の照射面に信号光と参照光とを照射して情報をホログラムとして記録媒体に記録し、再生ステップにおいて、転置された記録媒体の、照射面の裏面に参照光を照射することで、信号光の位相共役波を再生光として出射させ、検出ステップによって、再生光を検出することができる。これによって、１つの参照光照射手段を備えるホログラム記録再生装置によって、記録媒体に情報を体積ホログラム記録し、また、記録された情報を再生することができるとともに、収差の少ない位相共役波の再生光を出射させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法では、以下のような優れた効果を奏する。
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、収差を打ち消すことができる位相共役波の再生光が生成されるため、ホログラム記録再生装置は、信号光及び再生光の各々の光路上に高価なＦＴＬを備える必要がなく、代わりに高い開口数であっても安価に入手できる単レンズや二群レンズを用いることができる。更に、ホログラム記録再生装置は、複数の参照光照射手段を備える必要がない。そのため、ホログラム記録再生装置の低廉化及び小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［ホログラム記録再生装置の構成（第１の実施の形態）］
まず、図１を参照して、本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置１の構成について説明する。図１は、本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。なお、図１では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。
【００２５】
ホログラム記録再生装置１は、記録媒体Ｄに体積ホログラム記録し、更に、体積ホログラム記録されたデジタル情報を、位相共役を用いて再生するものである。なお、ここでは、ホログラム記録再生装置１が、記録媒体Ｄへの参照光の入射角度を変化させながら別のページデータを記録媒体Ｄ中の同一箇所へ多重記録（角度多重方式）することとした。ホログラム記録再生装置１は、ＳＬＭ１１、レンズ１２、ガルバノミラー１３、リレーレンズ光学系１４、レンズ１５及び撮像素子１６を備える。
【００２６】
なお、ここでは、記録されるホログラムが透過型ホログラムである場合について説明する。また、レーザ光源（図示せず）から出射したコヒーレントなレーザビームを、スペイシャルフィルタ（図示せず）によってビーム径を拡大し、ビームスプリッタ（図示せず）によって２つのビームに分岐して、それぞれＳＬＭ１１及びガルバノミラー１３に入射させた。なお、ここでは、レーザ光源として、波長５３２ｎｍのレーザビームを発振するＤＰＳＳ（半導体励起固体；Ｄｉｏｄｅ  Ｐｕｍｐ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ）レーザを用いることとした。
【００２７】
更に、ここでは、ホログラム記録材料として高感度でかつ高い安定性を有する光反応性有機材料を用いた記録媒体Ｄを使用することとした。この記録媒体Ｄは、ここでは、厚さ１．１ｍｍの２枚のガラス基板（図示せず）の間隙に光反応性有機材料が充填され、材料厚さは１．０ｍｍである。なお、材料厚さは、０．５〜５．０ｍｍが望ましい。更に、ガラス基板の厚さは、０．１〜２．０ｍｍ程度が望ましい。２枚のガラス基板の厚さは同一であっても同一でなくてもよい。ガラス基板以外にも、ポリカーボネート基板（図示せず）などの有機材料からなる基板を用いることもできる。
【００２８】
ＳＬＭ１１は、レーザビームとデジタル情報とを入力し、当該デジタル情報を示す信号光を生成するものである。ＳＬＭ１１は、例えば、液晶表示パネルや、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）によって構成される。ここで、ＳＬＭ１１に体積ホログラム記録するデジタル情報が入力されると、ＳＬＭ１１はデジタル情報を変調して２次元に配列させてページデータとし、ＳＬＭ１１の各ピクセルが、ページデータ上の二値のデジタル情報に応じて図示しないレーザ光源から出射されたレーザビームを透過あるいは遮断することで、空間的に光を変調する。
【００２９】
なお、ここでは、ＳＬＭ１１が透過型液晶パネルから構成されることとし、ランダムなデジタル情報を２：４変調方式により変調して構成されたページデータを示す信号光を生成することとした。ここで、図２を参照（適宜図１参照）して、ページデータについて説明する。図２は、ＳＬＭで生成されるページデータの例を模式的に示す模式図である。ページデータＰは、ＳＬＭ１１の各画素に対応する明暗の領域ｐ、ｐ、…から構成される画像データである。ホログラム記録再生装置１は、このページデータＰを、記録媒体Ｄに対して一度に記録又は再生することができる。
【００３０】
図１に戻って説明を続ける。レンズ１２は、ＳＬＭ１１から出射された信号光を集光して、記録媒体Ｄの記録箇所に照射するものである。ここでは、レンズ１２は、平凸レンズ（単レンズ）からなることとした。なお、レンズ１２は、信号光を記録媒体Ｄへ小さい面積で照射するために、信号光を集光できればよく、例えば、両凸レンズや、アクロマティックレンズ等の二群レンズであってもよい。
【００３１】
ガルバノミラー１３は、図示しないレーザ光源から出射されたレーザビーム（参照光）を反射して、後記するリレーレンズ光学系１４への参照光の進入角度を変えるものである。ここで、ガルバノミラー１３は、参照光の光路上に設けられる。そして、ガルバノミラー１３は、入射する参照光の進行方向に対する傾きを調整する傾き調整手段（図示せず）を有し、この傾き調整手段によって傾きを変えることで、記録媒体Ｄへの進入角度を変えることができる。
【００３２】
リレーレンズ光学系１４は、ガルバノミラー１３によって反射した参照光を記録媒体Ｄに照射するものである。ここでは、リレーレンズ光学系１４（４ｆ光学系とも呼ばれる）は、２つのレンズから構成され、記録媒体Ｄにおいて、レンズ１２から出射した信号光と交差する位置、あるいは、再生したいホログラムが記録された位置に平面波の参照光を集光して照射する。
【００３３】
なお、このガルバノミラー１３と、リレーレンズ光学系１４は、角度多重方式によってデジタル情報の記録再生を行う際に、記録媒体Ｄに対して参照光を、入射角度を変化させて照射する角度変更手段（参照光照射手段）として機能する。この角度変更手段は、非特許文献５に記載されるように複数のガルバノミラー（図示せず）から構成されることとしてもよいし、Fai H. Mok, "Angle-multiplexed storage of 5000 holograms in lithium niobate", OPTICS Letters, Vol.18, No.11, June 1, 1993に記載されるように、ＡＯＤ（音響光学素子；Ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ、図示せず）とレンズ（図示せず）から構成されることとしてもよい。
【００３４】
レンズ１５は、記録媒体Ｄから出射された再生光を収束させて、撮像素子１６に出射するものである。このレンズ１５は、レンズ１２と同一の光学系からなり、ここではレンズ１２と同じ平凸レンズ（単レンズ）からなることとした。そして、このレンズ１２とレンズ１５は、記録媒体Ｄの中心の面を対称面Ｓとして対称に配置されている。
【００３５】
撮像素子（検出手段）１６は、レンズ１５から入射された再生光のページデータを撮影するものである。このページデータは、図示しないコンピュータ等に出力されて復号されることによりデジタル情報の再生が行われる。
【００３６】
ここで、図３を参照（適宜図１参照）して、記録時及び再生時において参照光が照射される記録媒体Ｄの向きと、信号光及び再生光とについて説明する。図３は、参照光が照射される記録媒体の向きと、信号光、参照光及び再生光とを模式的に示す模式図、（ａ）は、記録時の記録媒体の向きと、信号光及び参照光の波面を模式的に示す模式図、（ｂ）は、再生時の記録媒体の向きと、参照光及び再生光の波面を模式的に示す模式図である。なお、図３において、信号光、参照光及び再生光の光路と波面とを模式的に示している。
【００３７】
記録時には、レンズ１２から出射した信号光と、リレーレンズ光学系１４から出射した参照光とが、記録媒体Ｄに照射される。図３（ａ）では、記録媒体Ｄの面（記録面）Ａの側から信号光と参照光とが照射される。そして、点ａ、ｂ、ｃ、ｄによって囲まれる領域にホログラムが記録される。
【００３８】
また、再生時には、図３（ｂ）に示すように、面Ａの位置に、面Ａの裏面である面Ｂがくるように記録媒体Ｄが転置される。そして、リレーレンズ光学系１４から出射した参照光が、記録媒体Ｄの面Ｂに照射される。そして、点ａ、ｂ、ｃ、ｄによって囲まれる領域に記録されたホログラムによって、再生光が生成される。
【００３９】
このとき、記録媒体Ｄの点ａ、ｂ、ｃ、ｄによって囲まれる領域には、記録時と逆の向きから参照光が照射される。そのため、再生光は位相共役波となる。ここで、同一の光学系からなるレンズ１２とレンズ１５とが、対称面Ｓに対して対称に配置されているため、記録時に記録媒体Ｄに照射された信号光に含まれる収差が再生光にも含まれるものの、再生光が記録時の信号光と同じ構成の光学系を逆向きに通過することで、収差を打ち消すことができる。これによって、ホログラム記録再生装置１は、収差の影響をほとんど受けずにデジタル情報を再生することが可能になり、安定した情報記録再生が可能になる。
【００４０】
そして、収差を打ち消すことができるため、ホログラム記録再生装置１は、レンズ１２及びレンズ１５に、厳密に結像性能を設計したＦＴＬを用いず、平凸レンズ等を用いることができる。このようなレンズ１２、１５は、高い開口数であっても安価である。更に、記録媒体Ｄを転置するため、ガルバノミラー１３及びリレーレンズ光学系１４を複数備える必要がなく、また、ビームスプリッタを備える必要もない。これによって、ホログラム記録再生装置１を小型化及び低廉化することができる。
【００４１】
なお、記録媒体Ｄの転置は、例えば、ユーザによって行われることとしてもよい。このとき、ホログラム記録再生装置１は、記録時と再生時において記録媒体Ｄを表裏逆向きに取り付けるだけで位相共役光学系を実現でき、従来の位相共役を用いない装置と比べて特段の付加部品を必要とせずに、位相共役の長所であるレンズ１２の収差を打ち消す効果を利用することができる。また、ホログラム記録再生装置１が、記録媒体Ｄを保持し、ユーザからの指令や図示しないコンピュータからの信号等に基づいて記録媒体Ｄを転置して保持する記録媒体保持手段（図示せず）を備えることとしてもよい。なお、特許請求の範囲に記載の信号光照射手段は、ＳＬＭ１１と、レンズ１２とに相当する。
【００４２】
［ホログラム記録再生装置の動作（第一の実施の形態）］
次に、図１を参照して、本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置１が、デジタル情報を記録・再生する動作について説明する。
【００４３】
まず、ホログラム記録再生装置１が、記録媒体Ｄにデジタル情報を体積ホログラム記録する動作について説明する。ホログラム記録再生装置１は、図示しない傾き調整手段によって、ガルバノミラー１３の傾きを設定する。
【００４４】
（記録ステップ）
そして、ホログラム記録再生装置１は、ＳＬＭ１１によって、デジタル情報を示す信号光を生成し、レンズ１２によって、この信号光を集光して記録媒体Ｄの記録箇所に照射する。同時に、ホログラム記録再生装置１は、ガルバノミラー１３によって、図示しないレーザ光源から出射された参照光を反射して、リレーレンズ光学系１４によって、この参照光を記録媒体Ｄにおいて、レンズ１２から出射した信号光と交差する位置に照射する。そうすると、信号光と参照光との干渉縞がホログラムとして記録媒体Ｄに記録される。
【００４５】
次に、ホログラム記録再生装置１が、記録媒体Ｄに体積ホログラム記録されたデジタル情報を再生する動作について説明する。まず、記録媒体Ｄが記録時の状態から転置され、再生する対象となるデジタル情報が体積ホログラム記録された際に参照光が照射された面（記録面）の位置に、この面の裏面がくるように設置される。そして、ホログラム記録再生装置１は、図示しない傾き調整手段によって、ガルバノミラー１３の傾きを設定する。ここで、傾き調整手段は、再生するデジタル情報を体積ホログラム記録した際に参照光が記録媒体Ｄに照射されたときと光路が一致し、かつ、進入方向が反対になるようにガルバノミラー１３の傾きを設定する。
【００４６】
（再生ステップ）
続いて、ホログラム記録再生装置１は、ガルバノミラー１３によって、図示しないレーザ光源から出射された参照光を反射して、リレーレンズ光学系１４によって、この参照光を記録媒体Ｄにおいて、再生するデジタル情報を示すホログラムが記録された位置に照射する。そうすると、記録媒体Ｄに記録されたホログラムによって、信号光の位相共役波となる再生光が生成される。
【００４７】
そして、ホログラム記録再生装置１は、レンズ１５によって再生光を収束する。このとき、この再生光はレンズ１５を通過することで収差が打ち消される。
【００４８】
（再生ステップ）
続いて、ホログラム記録再生装置１は、撮像素子１６によって、再生光によって示されるページデータを撮像する。そして、撮像されたページデータは、図示しないコンピュータ等よって復号され、デジタル情報が再生される。
【００４９】
［ホログラム記録再生装置の構成（第二の実施の形態）］
次に、図４を参照して、本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置１Ａの構成について説明する。図４は、本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。なお、図４では、記録時のレーザビームの光路を実線で、再生時の光路を破線で模式的に示し、進行方向を矢印で示している。
【００５０】
図４に示すように、ホログラム記録再生装置１Ａは、記録媒体Ｄに体積ホログラム記録し、更に、記録されたデジタル情報を、位相共役を用いて再生するものである。なお、ここでは、ホログラム記録再生装置１Ａが、球面波シフト多重方式によって多重記録することとした。
【００５１】
ホログラム記録再生装置１Ａは、ホログラム記録再生装置１（図１参照）のガルバノミラー１３及びリレーレンズ光学系１４に代えてレンズ１７Ａを備える。ホログラム記録再生装置１Ａ内のレンズ１７Ａ以外の構成は、図１に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
レンズ（参照光照射手段）１７Ａは、図示しないレーザ光源から出射されたレーザビーム（参照光）を集光して、記録媒体Ｄに照射するものである。ここでは、レンズ１７Ａは、両凸レンズ（単レンズ）からなることとした。なお、レンズ１７Ａは、参照光を集光できればよく、例えば、フレネルゾーンプレート、回折格子、ホログラムレンズなどの回折光学素子であってもよい。
【００５３】
このレンズ１７Ａは、記録媒体Ｄにおいて、レンズ１２から出射した信号光と交差する位置、あるいは、再生したいホログラムが記録された位置に球面波の参照光を照射する。また、図示しないレンズ位置変更手段によって、参照光の光軸方向にレンズ１７Ａの位置が変更される。これによって、記録時と再生時とで参照光を集光する位置を光軸方向にずらすことができる。
【００５４】
ここで、図５を参照（適宜図４参照）して、記録時及び再生時における参照光について説明する。図５は、記録時及び再生時における参照光を模式的に示す模式図、（ａ）は、記録時に照射される参照光を模式的に示す模式図、（ｂ）は、再生時に照射される参照光を模式的に示す模式図である。なお、図５において、参照光の光路及び波面を模式的に示し、また、信号光と再生光との光路及び波面の図示を省略した。
【００５５】
記録時には、レンズ１２から出射した信号光と、レンズ１７Ａから出射した球面波の参照光とが、記録媒体Ｄに照射される。図５（ａ）では、記録媒体Ｄの面Ａ（記録面）より手前側において参照光が集光されて信号光とともに照射される。そして、点ａ、ｂ、ｃ、ｄによって囲まれる領域にホログラムが記録される。
【００５６】
また、再生時には、図５（ｂ）に示すように、面Ａの位置に、面Ａの裏面である面Ｂがくるように記録媒体Ｄが転置される。そして、レンズ１７Ａから出射した参照光が、記録媒体Ｄの面Ｂに照射される。このとき、記録媒体Ｄは転置されているため、レンズ１７Ａの位置を光軸方向に移動させて、ホログラム再生条件を満足させる。図５（ｂ）では、図示しないレンズ位置変更手段によって、レンズ１７Ａを参照光の光軸上で記録媒体Ｄに近づけ、球面波の参照光を、記録媒体Ｄを通過した面Ａの奥側において集光させる。そして、点ａ、ｂ、ｃ、ｄによって囲まれる領域に記録されたホログラムによって、再生光が生成される。
【００５７】
これによって、記録媒体Ｄの点ａ、ｂ、ｃ、ｄによって囲まれる領域には、記録時と逆の向きから同一の波面の参照光が照射される。そのため、再生光は位相共役波となり、再生光の収差を打ち消すことができる。これによって、ホログラム記録再生装置１Ａは、位相共役を用いた再生が可能となり、収差の影響をほとんど受ない、安定した記録再生性能が得られる。なお、球面波は、平面波をレンズ（図示せず）又は回折光学素子（図示せず）等によって屈折又は回折させることで生成することができる。
【００５８】
以上、本発明に係るホログラム記録再生装置１、１Ａについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＳＬＭ１１にＤＭＤを用いることとしてもよい。また、記録媒体Ｄに、光感光性有機材料ではなくフォトリフラクティブ結晶を用いることとしてもよい。更に、レーザ光源として青紫色レーザ光源を用いることとしてもよい。また、変調方式として、２：４変調方式以外の変調方式、例えば、３：１６変調方式、ＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ；非ゼロ復帰）方式、差分コード方式によって変調してページデータを構成することとしてもよい。
【００５９】
更に、反射型ホログラムの形態をとることとしてもよい。また、ペリストロフィック多重や、位相コード多重といった別の多重方式の形態をとることとしてもよいし、角度多重方式とシフト多重方式とを合わせたポリトピック方式としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。
【図２】本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置のＳＬＭで生成されるページデータの例を模式的に示す模式図である。
【図３】本発明における第一の実施の形態であるホログラム記録再生装置において、参照光が照射される記録媒体の向きと、信号光、参照光及び再生光とを模式的に示す模式図、（ａ）は、記録時の記録媒体の向きと、信号光及び参照光の波面を模式的に示す模式図、（ｂ）は、再生時の記録媒体の向きと、参照光及び再生光の波面を模式的に示す模式図である。
【図４】本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置の構成を模式的に示した構成図である。
【図５】本発明における第二の実施の形態であるホログラム記録再生装置において、記録時及び再生時における参照光を模式的に示す模式図、（ａ）は、記録時に照射される参照光を模式的に示す模式図、（ｂ）は、再生時に照射される参照光を模式的に示す模式図である。
【図６】従来の位相共役を用いない角度多重光学系による体積ホログラム記録を説明するための説明図、（ａ）は、従来の位相共役を用いない角度多重光学系の構成を示す構成図、（ｂ）は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の光路及び波面を模式的に示した模式図、（ｃ）は、（ｂ）で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の光路及び波面と、この際に生成される再生光の光路及び波面とを模式的に示した模式図である。
【図７】従来の位相共役を用いた角度多重光学系の構成を示す構成図である。
【図８】従来の位相共役を用いた角度多重光学系による記録及び再生時における光を説明するための説明図、（ａ）は、記録媒体に体積ホログラム記録を行う際の信号光と参照光の波面を模式的に示した模式図、（ｂ）は、（ａ）で干渉縞が記録された記録媒体に照射する参照光の波面と、この際に生成される再生光の波面とを模式的に示した模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ  ホログラム記録再生装置
１１    ＳＬＭ
１２    レンズ
１３    ガルバノミラー
１４    リレーレンズ光学系
１５    レンズ
１６    撮像素子（検出手段）
１７Ａ  レンズ（参照光照射手段）
【図１】
2007114388.tif 000003
【図２】
2007114388.tif 000004
【図３】
2007114388.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007114388.tif 000007
【図６】
2007114388.tif 000008
【図７】
2007114388.tif 000009
【図８】
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